W drugiej części artykułu omówio−
ne są wzmacniacze klas E, F,
G, H, S, T oraz inne ciekawsze
koncepcje.

Przed omówieniem klas G i H, które pojawiły
się w drugiej połowie lat siedemdziesiątych
(1977), koniecznie trzeba wspomnieć o skrócie
BTL. Nie jest to nazwa klasy wzmacniaczy,
jak uważają niewtajemniczeni. BTL (Bridge
Tied Load) to po prostu układ mostkowy. Połą−
czenie dwóch najzwyklejszych wzmacniaczy
(np. klasy AB) i stopnia odwracającego fazę
sygnału według rysunku 11 pozwala uzyskać
na obciążeniu moc czterokrotnie większą niż
w przypadku pojedynczego wzmacniacza.
Układy mostkowe są powszechnie stosowane
we wzmacniaczach dużej mocy (powyżej
100W) oraz w urządzeniach samochodowych,
zasilanych napięciem akumulatora, wynoszą−
cym w czasie jazdy około 14,4V.

Klasa G

Przez ostatnie trzydzieści lat moc wyj−

ściowa wzmacniaczy stale rośnie. Producen−

ci wabią klientów coraz to większą mocą
swych zestawów. Pomijając nieprzyzwoite
chwyty reklamowe, polegające na podawa−
niu “wziętej z sufitu” niebotycznej mocy
PMPO, trzeba rzetelnie stwierdzić, że
wzmacniacze czołowych firm naprawdę ma−
ją zadziwiająco dużą moc wyjściową, rzędu
kilkuset watów. Ze wzrostem mocy maksy−
malnej rośnie poważny problem mocy strat.
Teoretyczna sprawność wzmacniacza klasy
AB rzędu 65…75% dotyczy pełnego wyste−
rowania. Okazuje się jednak, że przy mniej−
szym wysterowaniu moc strat jest większa(!)
niż przy maksymalnym sygnale – pokazuje
to rysunek 12.

95

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

M

E

U

dodatek

do

miesięcznika

To warto wiedzieć

P

o

z

n

a

ć

i

z

r

o

z

u

m

i

e

ć

s

p

r

z

ę

t

a g a z y n

l e k t r o n i k i

ż y t k o w e j

M

U

Misją

Magazynu

Elektroniki

Użytkowej (MEU) jest zagwaranto−
wanie Czytelnikom EdW minimum
wiedzy o elektronicznym sprzęcie
używanym przez współczesnego
człowieka w życiu codziennym.

Są zagadnienia, których elektro−

nikowi po prostu nie wypada nie
znać. Właśnie rolą MEU jest dostar−
czyć Ci minimum wiedzy o tema−
tach i terminologii będącej w
powszechnym użyciu. Musisz się
w tych sprawach orientować, cho−
ciażby po to, żeby zachować autory−
tet guru elektronicznego w kręgu
najbliższych Ci osób. Traktujemy
też MEU jako wstępną lekturę,
która ułatwi Ci rozumienie artyku−
łów w pismach specjalistycznych,
takich jak AUDIO, ŚWIAT RADIO,
ESTRADA I STUDIO, itp.

Konstrukcja MEU jest bardzo

prosta − opiera się na czterech wąt−
kach:

* Aktualności − wiadomo, że słu−

żą "trzymaniu ręki na pulsie", żeby
zawsze wiedzieć o wszystkich
nowinkach;

* O tym się mówi − rozjaśnia

zagadnienia, o których w ostatnim
czasie jest bardzo głośno;

* To warto wiedzieć − wyjaśnia

zagadnienia, których − szczerze
mówiąc − elektronikowi nie wypada
nie znać i nie rozumieć;

* Leksykon − ma przygotować

Czytelników EdW do lektury pism
specjalistycznych.

W tym numerze przedstawiamy

informacje o najnowszych wzmac−
niaczach audio oraz o systemie
RDS.

K

Klla

as

sa

a T

T,,

c

cz

zy

yllii

n

no

ow

we

e ii n

na

ajjn

no

ow

ws

sz

ze

e

w

wz

zm

ma

ac

cn

niia

ac

cz

ze

e m

mo

oc

cy

y

część 2

Rys. 11 Układ mostkowy

Rys. 12 Zależność mocy strat od mocy

wyjściowej

Rysunek 12 pokazuje również, iż moc

strat bardzo silnie zależy od napięcia zasila−
jącego – mniejsze napięcie zasilania to
wprawdzie mniejsza maksymalna mocy wyj−
ściowa, ale i mniejsza moc strat. W rzeczywi−
stych programach audio przez większość
czasu poziom sygnałów jest nieduży, a jedy−
nie co jakiś czas występują silniejsze frag−
menty. Tym samym przez prawie cały czas
wzmacniacz pracuje w niekorzystnych wa−
runkach, z dużą mocą strat.

Przez większość czasu wystarczyłby

wzmacniacz niewielkiej mocy (i małej mocy
strat), a tylko w krótkich chwilach potrzebny
byłby potężny wzmacniacz dysponujący peł−
ną mocą. I tu zaczyna się historia klasy G.

Jak połączyć dwa wzmacniacze w jeden?

Czy w ogóle potrzebne są dwa wzmacnia−
cze? Może wystarczy jeden o zmiennym na−
pięciu zasilania?

Sercem wzmacniacza klasy G jest kla−

syczny stopień wyjściowy pracujący w klasie
AB. Dwa bardzo uproszczone (i nie do końca
ścisłe) przykłady realizacji wzmacniacza kla−
sy G są pokazane na rysunku 13. Pierwszy
zawiera dwa stopnie klasy AB, zasilane na−
pięciami o różnej wartości. Przy małych sy−
gnałach pracuje tylko część zasilana niższym
napięciem (T1, T2).

W drugim rozwiązaniu (rys. 13b) wystę−

puje tylko jeden stopień wyjściowy klasy AB
(T1, T2). Przy niewielkich sygnałach zasila−
ny jest on obniżonym napięciem przez diody
D1, D2. Jedynie w chwilach, gdy jest to ko−
nieczne (silny sygnał wejściowy), dodatkowe
tranzystory T3, T4 zwiększają napięcie zasi−
lające, by w szczytach wysterowania uzyskać
na obciążeniu potrzebną dużą moc.

Jak wskazuje rysunek 12, wzmacniacze

klasy G umożliwiają znaczącą redukcję śre−
dniej mocy strat. I to jest ich istotna, ale jedy−
na zaleta – zniekształcenia nie są wcale

mniejsze od zniekształceń analogicznych
wzmacniaczy klasy AB.

Klasa H

Jak wiadomo (P = (Usk)

2

/ R), samochodowy

wzmacniacz mostkowy BTL przy napięciu
zasilania 14,4V umożliwia uzyskanie mocy
12W na obciążeniu 8

Ω

i 25W na 4

Ω

. Ponie−

waż w wielu wypadkach to nie wystarcza,
stosowane są różne sposoby uzyskania więk−
szej mocy. Najprostsze jest zmniejszenie
oporności obciążenia do 2

Ω

co umożliwia

uzyskanie ponad 40W mocy, jednak głośniki
o oporności 2

Ω

nie są popularne. Innym spo−

sobem jest zastosowanie przetwornicy, dają−
cej napięcie np. ±25V i klasycznego wzmac−
niacza. Jeszcze innym sposobem jest zasto−
sowanie wzmacniacza klasy H, którego upro−
szczony schemat blokowy pokazany jest na
rysunku 14. Wzmacniacz klasy H jest mo−
dyfikacją, a raczej rozwinięciem koncepcji
wzmacniacza klasy G. Podstawą jest tu układ
mostkowy (wzmacniacze A1, A2). Normal−
nie jest on zasilany napięciem akumulatora
przez diody D1, D2 i pracuje jak najzwyklej−
szy wzmacniacz klasy AB. Przy silniejszych
sygnałach napięcie zasilające jednego ze
wzmacniaczy jest chwilowo zwiększane za
pomocą pomp ładunku zawie−

rających dodatko−
we wzmacniacze
A3, A4 i konden−
satory C1, C2.
Można

powie−

dzieć, że pracujący
wzmacniacz klasy
H sam wytwarza
w szczytach wy−
sterowania

wy−

ższe napięcie, które umożliwia
uzyskanie znacznie większej
mocy wyjściowej. Warto zau−
ważyć, że napięcie zasilające
zwiększane jest w takt sygnału
tylko w tym kanale i tylko wte−
dy, gdy jest to konieczne.

Oprócz zwiększenia mocy

wyjściowej, praca przy zmie−
niającym się dynamicznie na−
pięciu zasilania niejako przy
okazji daje poprawę sprawności

energetycznej, co umożliwia zastosowanie

mniejszego radiatora. Przykładem realizacji
może być układ scalony Philipsa TDA1562Q,
umożliwiający uzyskanie mocy 70W na obcią−
żeniu 4

Ω

przy napięciu akumulatora

14,4V (100W w szczycie przy zasilaniu 17V) –
rysunek 14 pokazuje uproszczony schemat tego
wzmacniacza.

Klasy E, F, S

Oprócz klas A, AB, B, C, D istnieje wiele in−
nych. Nie wszystkie mają związek ze
wzmacniaczami audio. Jak wspomniano,
wzmacniacze klasy C stosowane są przede
wszystkim w technice w.cz. Również tylko
w technice w.cz, i to rzadko, spotyka się
wzmacniacze klas E oraz F.

Rysunek 15 pokazuje zasadę działania
i przykład realizacji wzmacniacza klasy E.
Element czynny pracuje tu jako klucz –
w jednym z dwóch stanów: otwarty, za−
mknięty. Filtr wyjściowy usuwa wyższe har−
moniczne i pozwala uzyskać na wyjściu sy−
gnał sinusoidalny.

Nieoficjalna klasa F obejmuje wzmac−

niacze podobne jak w klasie E, ale z obwo−
dami rezonansowymi strojonymi nie na jed−
ną częstotliwość (podstawową), tylko na
dwie lub więcej (np. podstawową i trzecią

harmoniczną).

W literaturze

spotyka się też
wzmianki o kla−
sie S. Wykorzy−
stuje się tam zasa−
dę

modulacji

współczynnika
wypełnienia im−
pulsów i amplitu−
dy. Klasa S zosta−
ła po raz pierwszy

96

To warto wiedzieć

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

M

E

U

Rys. 13 Wzmacniacze klasy G

Rys. 14 Wzmacniacz klasy H

Rys. 15 Wzmacniacz klasy E

opisana w roku 1932(!). Można śmiało powie−
dzieć, że dawna klasa S to obecna klasa D.

Trochę inaczej jest z najnowszą klasą T.

Klasa T

Obecnie w całej prasie elektronicznej głośno
jest o wzmacniaczach klasy T. W roku 1998
amerykańska firma Tripath zaprezentowała
pierwszy opracowany przez siebie wzmac−
niacz klasy T. Dziś ma w swej ofercie
wzmacniacze o mocach do 1000W.

Ze względów komercyjnych firma Tri−

path nie wyjawiła wszystkich szczegółów
dotyczących swoich wzmacniaczy. Wiado−
mo tylko, że są to wzmacniacze impulsowe,
podobne budową do wzmacniaczy klasy D.
Stopień wyjściowy, zawierający tranzystory
MOSFET, jest również sterowany przebie−
giem prostokątnym. W odróżnieniu od
wzmacniaczy klasy D, częstotliwość impul−
sów nie jest stała − zmienia się w granicach
50kHz...1,5MHz,

wynosząc

średnio

600...700kHz.

Nieporównanie bardziej skomplikowane są

też stopnie sterujące. Częstotliwość i wypeł−
nienie impulsów wyjściowych są wyznaczane
przez skomplikowany proces cyfrowej obrób−
ki z wykorzystaniem zaawansowanej teorii sy−
gnałów, stosowanej wcześniej w telekomuni−
kacji. Rysunki 16 i 17 pokazują wewnętrzne
schematy blokowe wzmacniacza klasy T.
Wzmacniacz klasy T jest więc w istocie proce−
sorem sygnałowym, sterującym wyjściowymi
tranzystorami MOSFET w sposób wyznaczo−
ny przez sygnał wejściowy i sygnał sprzężenia
zwrotnego według skomplikowanego algoryt−
mu. Podstawą jest tu opracowana przez Tri−
path tak zwana technologia DPP™ (Digital
Power Processing), łącząca osiągnięcia cyfro−
wej obróbki sygnałów i techniki sterowników
dużej mocy. Jedną z przyczyn występowania
zniekształceń we wzmacniaczach klasy D jest
niedoskonałość i rozrzut parametrów wyjścio−
wych tranzystorów MOSFET. Sterownik
wzmacniacza klasy T niejako “uczy się” para−
metrów współpracujących tranzystorów
(opóźnienie, charakterystyka przełączania,
różnice parametrów) i potem kompensuje ich

niedoskonałości, wytwarzając odpowiednie
impulsy sterujące.

Efektem zastosowania we wzmacniaczu

klasy T takiej zaawansowanej obróbki cyfro−
wej jest lepsza liniowość, mniejszy poziom
szumów własnych, szerszy zakres dynamiki,
bardziej płaska charakterystyka przenoszenia
i opóźnienia grupowego, mniejsze zakłóce−
nia elektromagnetyczne generowane przez
układ oraz możliwość stosowania prostszych
filtrów.

Przykładowo udaje się uzy−

skać współczynnik zniekształ−
ceń nieliniowych (THD+N)
poniżej 0,08%, a współczyn−
nik zniekształceń intermodula−
cyjnych (IMD) poniżej 0,04%,
co stawia wzmacniacze klasy
T na równi z bardzo dobrymi
wzmacniaczami klas A i AB.
Rysunek 18 pokazuje zmie−

rzone współczynniki zniekształceń nielinio−
wych wzmacniaczy T i D o podobnej mocy.
Dzięki pracy impulsowej, sprawność energe−
tyczna jest niewiele gorsza od sprawności
wzmacniaczy klasy D i wynosi 80...92%. Tym
samym klasa T łączy zalety klas A, AB i D.

Fotografia 19 pokazuje zadziwiająco ma−

ły wzmacniacz TA0104A klasy T o mocy
2x500W (1500W w połączeniu mostkowym).
Niewykluczone, że właśnie wzmacniacze kla−
sy T z czasem całkowicie zdominują rynek

wzmacniaczy audio. Nic więc dziwne−
go, że firma Tripath reklamuje swoje
opracowania, a jednocześnie zazdrośnie
strzeże tajemnic technicznych. Produ−
cenci sprzętu audio, m.in. Alpine, Sony,
Matsushita już wykorzystują te nowe
wzmacniacze w swoim sprzęcie.

Klasy mieszane

Oprócz wzmacniaczy “czystych klas”,

oznaczanych jedną pojedynczą literą, istnieje
wiele wzmacniaczy, które można zakwalifi−
kować do klas mieszanych.

Przykładowo rysunek 20 po−

kazuje zasadę pracy wzmacnia−
cza, zawierającego połączone
równolegle stopnie klas AB oraz
C. Przy małych sygnałach pra−
cują (w klasie AB) tranzystory
T1, T2, natomiast przy dużych,
gdy napięcie na rezystorach R1,
R2 sięga 0,6V, otwierają się nor−

malnie zatkane tranzystory T3, T4.

Rysunek 21

przedstawia koncepcję

wzmacniacza “super class A”, stosowaną od
1978 roku przez firmę Technics. Główny
wzmacniacz A1 pracuje tu w “czystej” klasie
A. Aby radykalnie zmniejszyć moc strat, za−
stosowano bardzo ciekawy sposób − całkowite
napięcie zasilające ten wzmacniacz nie jest
stałe, tylko zmienia się w takt sygnału. Oprócz
dwóch 15−woltowych źródeł B1, B2 (są to za−
silacze) wykorzystuje się też napięcie ±50V.
Drugi wzmacniacz A2, pracujący w klasie AB
lub B, zmienia napięcia zasilające. Ponieważ je−
go zadaniem jest tylko zmiana napięć zasilania

97

To warto wiedzieć

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

M

E

U

Rys. 17 Schemat wewnętrzny układu

scalonego wzmacniacza klasy T

Rys. 18 Zniekształcenia

nieliniowe

Rys. 16 Schemat funkcjonalny

wzmacniacza klasy T

Rys. 19 Wzmacniacz

klasy T 2x500W

w takt sygnału, takie parametry jak liniowość
nie są istotne, więc z powodzeniem może to
być wzmacniacz pracujący w klasie B.

Nietrudno

sobie

wyo−

brazić kolej−
ną modyfika−
cję

układu

z rysunku 17,
polegającą na
z a s t ą p i e n i u
wzmacniacza
klasy B przez
jeszcze eko−
nomiczniej−

szy wzmacniacz klasy D bądź specjalny zasi−
lacz impulsowy o napięciu zależnym od
wielkości sygnału.

Podobnie wzmacniacz klasy G z rysunku

13b może być zmodyfikowany wg rysunku 22.
Wtedy “zewnętrzne” tranzystory T3, T4 nie są
otwierane płynnie w takt sygnału, tylko pracują
w sposób charakterystyczny dla klasy D: są al−
bo w pełni otwarte, albo w pełni zatkane.

Podane informacje nie wyczerpują tematu

klas i koncepcji układowych wzmacniaczy. Kil−
ka interesujących przykładów i rozważania na
temat klas mieszanych można znaleźć w artyku−
le pt.: Class distinction, zamieszczonym w bry−

tyjskim czasopiśmie Electronics World. Ksero−
kopię tego artykułu prenumeratorzy mogą otrzy−
mać bezpłatnie, zamawiając ją jako Prasa 035.

Podsumowanie

Obecnie ogromna większość dostępnych
wzmacniaczy pracuje w klasie AB. Klasa
A pozostaje domeną audiofilów, eksperymen−
tatorów i

snobów. Wzmacniacze klas

G i H, po ponad dwudziestu latach od ich po−
jawienia się na rynku, nie są wcale historycz−
ną ciekawostką. Niemniej przy obecnych ten−
dencjach do miniaturyzacji oraz ze względu
na oszczędność energii świetlana przyszłość
otwiera się przed wzmacniaczami klasy D a
tym bardziej T. Będą znajdować coraz szersze
zastosowanie w sprzęcie elektronicznym,
zwłaszcza miniaturowym i zasilanym bateryj−
nie. Co do tego nie ma wątpliwości. Trudniej
natomiast przewidzieć, czy ulepszone
wzmacniacze impulsowe wyprą wzmacnia−
cze klasy AB ze sprzętu przeznaczonego dla
bardziej wymagających i zamożniejszych słu−
chaczy. O sukcesie lub porażce “cyfrowych”
wzmacniaczy w tym obszarze rynku mogą za−
decydować powody bardzo dalekie od racjo−
nalnych. Wiadomo, że już obecnie mało kto
potrafi rozróżnić poszczególne wzmacniacze
klas A i AB na podstawie ich brzmienia.
Podobnie będzie ze wzmacniaczami impulso−
wymi. Można się więc spodziewać, że nieco
gorsze brzmieniowo, ale modne wzmacniacze
“cyfrowe” (D − jak digital) upowszechnią się
także w droższym i najdroższym sprzęcie.

Piotr Górecki

98

To warto wiedzieć

E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h

M

E

U

Rys. 20 Wzmacniacz klasy AB+C

Rys. 21 Wzmacniacz klasy A

ze zmiennym napięciem zasilania

Rys. 22 Wzmacniacz AB+D

Z miesiąca na miesiąc czytam coraz to bardziej się ciesząc

– Adrian Helwig, Bogatynia

Wasza gazeta to moja dziewczyna

– Andrzej Rybaczuk, Zebrzydowice

Kupiłem, przeczytałem i... pałę (ndst) za aktywność na lekcji do−
stałem – Marcin Gołosz
Wszędzie fajowo, ale u Was fajowiej

– Kamil Bednarczyk, Biała Podlaska

Na początku była Ziemia i EdW

– Marcin Grzegorzek, Rybnik−Grabarnia

Ponoć cukier krzepi, ale jak się człowiek EdW uczepi – to dopie−
ro krzepi – Henryk Zakrzewski, Barczewo
Elektronikowi początkującemu i zaawansowanemu pomoże za−
wsze lektura pisma ulubionego – Jarek Czocher, Lwówek Śląski
Gazet w kiosku jest bez liku, kup EdW elektroniku!!!

– Janusz Mikołajczyk, Dzierzbin

Nie lada gratka – wygrać sygnalizator suchego kwiatka

– Zbigniew Meus, Czernichów

Elektronikę dla Wszystkich kupuję i cuda z niej montuję

– Krzysztof Szmidtka, Rumia

Widzę, że uczyć nas chcecie, więc do czytania wpadnę w ogrom−
nym impecie – Aleksander Pawlik, Bielsko − Biała

Tylko w EdW znajdziecie, co nowego słychać w świecie

– Janina Kunka, Giżycko

Dobrze się czują ci, którzy EdW kupują – Szymon Janek, Lublin
Zaczytałem się żywcem – Krzysztof Budnik, Gdynia
Widmowa wstążka sprawiła, że EdW znika

– Wiktor Zimoch, Pabianice

Elektronika daje Wszystko (no prawie)

– Marcin Mentel, Porąbka

GANC GUT!!! – Adrian Helwig, Bogatynia
Uwagi miałem, dla siebie zachowałem

– Aleksander Drab, Zdziechowice

EdW – Elektronika dobry Wybór

– Zbigniew Jakimiuk, Janów Podlaski

Zróbcie Pipka Dręczyciela wersje: IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI,
XII, XIII... – Jakub Jagiełło, Gorzów Wlkp.
Tak trzymać!!!:−) – Tomasz Jędras, Lubin
EdW kupiłem i wiem, że błędu nie popełniłem

− Klaudiusz Woźniak, Wrocław

Degeneraci generacji zwanej elektroniką łączcie się!!!

– Marcin Biernat, Strachówka

EdW – Ekspresyjnie dla Wszystkich

– Sławomir Olszewski z Warszawy

“Kiedy będą horoskopy??! Bo póki co, tak słodko, że mdli”

– Mirosław Kopera, Dębica

Poniżej przedstawiamy dalszą część cukru, i nie tylko, zaczerpniętą z miniankiet.